दहन प्रक्रियांची रसायनशास्त्र. स्फोट शक्ती

स्फोट शक्ती

ऊर्जेच्या इतर स्रोतांवर स्फोटक द्रव्यांचे मुख्य फायदे कॉम्पॅक्टनेस, ट्रान्स्पायबिलिटी आणि कमीतकमी ऊर्जा प्रकाशात येऊ शकतात या वस्तुस्थितीमुळे प्रचंड शक्ती विकसित करणे शक्य होते. म्हणून गोलाकार चार्ज 1 किलो वजनाचा आणि 1.65 ग्रॅम / सेमी 3 घनतेचा घनता, जो शक्तिशाली स्फोटक द्रव्यांचा बनलेला आहे - हेक्सोजेन, मध्यभागी उत्तेजित (आरंभ), पदार्थ (विस्फोट) द्वारे विस्फोटक रूपांतरणाचा प्रसार वेग 8300 मी / एस आहे. मार्ग आर   (चार्जचा त्रिज्या), जो डिटोनेशन पास करेल, समानतापासून निश्चित केला जातो

कुठे गुप्त -   वस्तुमान आणि चार्ज घनता क्रमशः.

प्रक्रियेची अंमलबजावणीची वेळ - τ = आर / डी (डी   - विस्फोट वेग).

शक्ती एन   (केजे / ई), स्फोट दरम्यान विकसित, अंदाज लावला जाऊ शकतो, सोडलेल्या उष्णताची माहिती जाणून घेणे क्यू   1 किलो आरडीएक्सच्या विस्फोटक रुपांतरणासह:

आरडीएक्ससाठी क्यू   = 5420 किलो / कि.ग्रा. मोजण्यात येणारी शक्ती अतिवृद्ध आहे, कारण ज्या कालावधीत विस्तारित वायू कार्य करतात त्या वेळेस लक्षात घेतले नाही. हे लक्षात घ्यावे की हे जगातील सर्वात मोठ्या वीज प्रकल्पांच्या क्षमतेपेक्षा अधिक आहे. अशा वेगवान परिवर्तनास सक्षम स्फोटक द्रव्ये म्हणतात स्फोटक

स्फोटक स्फोटक द्रव्यांचा स्फोटक द्रव्य काढून टाकतात, ज्यांचा प्रत्यक्ष उपयोग नाही आणि केवळ स्फोटक द्रव्यांसाठीच वापरला जातो. स्फोटक द्रव्यांचा अर्थ (स्फोटक द्रव्य, विस्फोटक कारतूस, फ्यूज, डिटोनेटिंग कॉर्ड इत्यादी) एक विशिष्ट उपसमूह मध्ये एकत्र केले जातात. स्फोटक द्रव्य, गन पाऊडर आणि स्फोटक द्रव्यांचा स्फोटक द्रव्यांचा समूह तयार करतो. गोळीबार करताना विस्फोटक आणि दहन या दोन्हीदरम्यान स्फोटक द्रव्यांचे रुपांतर करण्यासाठी अतिरिक्त परिस्थिती लागू केली जाते: गनपाकांसाठी - वेगळ्या दबावांसाठी स्फोटक द्रव्यांसाठी दहन-दहन - पदार्थांद्वारे रुपांतरणाचा अत्यंत उच्च प्रमाणात प्रसार.

तथापि, स्फोटक द्रव्ये केवळ वेगवान बदल करण्याच्या सक्षम नाहीत. जर आपण पारंपरिक माध्यमांसह थोडासा स्फोटक द्रव्य प्रज्वलित केला आणि वायूंचे निर्जंतुकरण न करता वातावरणाच्या परिस्थितीत बर्न करण्याची परवानगी दिली तर दहन हळूहळू आणि शांतपणे होईल. जबरदस्तीने वापरण्यायोग्य नसलेल्या स्फोटक द्रव्याचा विनाश करण्याच्या पद्धतीवर योग्यरित्या अंमलबजावणी केली जाते, ती पूर्णपणे सुरक्षित आणि सोयीस्कर आहे. अयोग्य दहन झाल्यास, परिस्थिती उद्भवू शकते ज्या अंतर्गत दहन विस्फोटक द्रव्यांचे वायूमध्ये रुपांतर करून स्वयंचलितपणे विस्फोट होऊ शकेल.

स्फोट म्हणजे काय? स्फोट म्हणजे पदार्थाची भौतिक किंवा रासायनिक रूपांतरणे, ज्यामध्ये तिचा उर्जा त्वरेने संप्रेषण आणि पदार्थाच्या हालचालीमध्ये किंवा तिच्या परिवर्तन आणि पर्यावरणाच्या उत्पादनांच्या उर्जामध्ये जातो.   स्फोट शक्ती वेगळी असू शकते. रासायनिक, इलेक्ट्रिकल, परमाणु, थर्मोन्यूक्लियर, थर्मल, किनेटिक ऊर्जा, लवचिक संपीडन उर्जेचे प्रकाशन विस्फोटक प्रक्रियेसह केले जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, पदार्थांचा नाश करण्याच्या इलेक्ट्रिक-स्पार्क पद्धतीमध्ये, सूक्ष्मदृष्ट्या वापरल्या जातात, त्यातील उर्जेचा स्त्रोत इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज असतो आणि उर्जेचा वाहक वाष्पीकरण आणि विघटित होण्याचे पदार्थ किंवा डिस्चार्ज चालवलेले माध्यम गरम करते. संकुचित गॅस सिलेंडर, स्टीम बॉयलर्स, हाय प्रेशर वाहिन्यांचा नाश झाल्यामुळे झालेला स्फोट देखील वेगाने चालू शकतो आणि आसपासच्या जागेला गंभीर नुकसान होऊ शकते.

तथापि, मुख्य महत्त्व म्हणजे संभाव्य रासायनिक उर्जेचा वापर, जे विशिष्ट परिस्थितीत (रासायनिक प्रतिक्रिया परिणामस्वरूप) अनेक पदार्थांमध्ये त्वरीत संकुचित वायूच्या ऊर्जामध्ये प्रवेश करू शकते. अशा प्रकारच्या बदलांमध्ये सक्षम पदार्थ स्फोटक द्रव्य आणि स्फोटक - रासायनिक असे म्हणतात. भविष्यात, विशेष आरक्षणाशिवाय, आम्ही केवळ रासायनिक स्फोट समजतो, आणि विचाराधीन सर्व प्रक्रिया रासायनिक स्फोट दरम्यान होत असलेल्या प्रक्रियेस कारणीभूत ठरतात.

सोडलेल्या उर्जेच्या प्रमाणात स्फोट घडवून आणला जाऊ शकतो. ही प्रक्रिया कधीकधी उपकरणाच्या मापदंडांद्वारे सेट केली जाते (उदाहरणार्थ, वायवीय रेडिएटर्ससाठी - चेंबर व्हॉल्यूम आणि संकुचित वायुचा दबाव), एखादी व्यक्ती तिची ऊर्जा निर्धारित करण्यात सक्षम असणे आवश्यक आहे. न्यूमॅटिक रेडिएटरसाठी, ते समान आहे पीव्ही /(के   - 1), कुठे आर   - संपीडित वायूचा दाब; व्ही -   चेंबर व्हॉल्यूम; के -   सुधारणा घटक (हवेसाठी के   = 1.4), इलेक्ट्रिक-डिस्चार्ज रेडिएटरसाठी - यू.सी.2/2,   कुठे सह   - क्षमता यू - तणाव रासायनिक विस्फोटकांची ऊर्जा बहुधा किलोज्यूल प्रति किलोग्राममध्ये स्फोटक उष्णता द्वारे सेट केली जाते. स्वाभाविकपणे, स्त्रोतांच्या तुलनेत उर्जेचा एक युनिट पासून दुसर्या स्थानामध्ये (कॅलरीज ते ज्यूल्स, इत्यादी) समावेश असतो.

विस्फोट विचारात घेण्याशी संबंधीत, आपण प्रक्रियेवर, त्याच्या अगदी विरुद्धच्या काही प्रमाणात स्पर्श करूया, आवेग, जो तंत्रज्ञानामध्ये लागू होण्यास सुरू आहे. विस्फोटक शुल्काचा स्फोट झाल्यामुळे, उर्जेची पातळी बाह्य वातावरणावर काम करण्यासाठी विस्तारामुळे गॅसला परवानगी देते. प्रवाहावर प्रवाहाच्या सभोवतालच्या वातावरणाचा पदार्थ स्त्रोतापेक्षा अधिक दाब असतो आणि जेव्हा विभक्त अडथळा दूर करता तेव्हा स्त्रोत आत जाणे शक्य आहे. अशा प्रक्रियेमुळे वेव्ह व्यत्यय येऊ शकतात. प्रवाहाचा सर्वात सोपा उदाहरण म्हणजे हवेच्या तुटलेल्या विद्युतीय बल्बचा एक बल्ब (तो काढून टाकला जातो). मध्यम दाब जितके जास्त असेल तितक्याच उंचीचे पोकळी कमी होईल. खोल विहिरींमध्ये लहान गुहातही ते महत्त्वपूर्ण बनते. हाइड्रोस्टॅटिक प्रेशरच्या प्रक्रियेत अति-विस्तारीत स्फोटक द्रव्यांचा नाश झाल्यानंतर अंडरवॉटर विस्फोटातही अशीच एक घटना घडते. भूकंपातील, जलाशयात उत्पादित झालेल्या स्फोटाचा दुसरा परिणाम म्हणून याची नोंद केली जाते.

रासायनिक स्फोट   - हाय स्पीड, उष्णता निर्मिती आणि उच्च दाबाने संकुचित वायू तयार करणे या पदार्थांचे रासायनिक रूपांतर करणे स्वत: ची प्रसारित करणे. दिलेल्या पदार्थासाठी सतत, जास्तीत जास्त वेगाने केलेल्या विस्फोटाचा एक विशिष्ट भाग म्हणजे विस्फोट.

सर्व प्रथम, विस्फोट दरम्यान ऊर्जा (उष्णता रक्कम) जाहीर करणे आवश्यक आहे. उष्णता (एक्सोथर्मिक) सोडणे आणि अवशोषण (एंडोथर्मिक) सह - प्रतिक्रियांचे दोन प्रकार आहेत. रेणूंच्या निर्मितीची उष्णता - अणूंचे मिश्रण (नंतरच्या निर्मितीची उष्णता शून्य आहे) - एकतर नकारात्मक असू शकते (घटकांपासून त्यांच्या निर्मितीवर अतिरिक्त ऊर्जा खर्च करणे आवश्यक आहे तसेच सकारात्मक). विस्फोटकांमधून उष्णता सोडल्यास सामान्यतः दहनशील घटक आणि ऑक्सिडायझिंग एजंट (ऑक्सिजन) यांच्या दरम्यानच्या प्रक्रियेमुळे होते, जे त्याचा भाग आहे. जर विस्फोटक एक वैयक्तिक रासायनिक संयुगे असेल तर ते रेणूतील भिन्न गट असतील, मिश्र असल्यास ते मिश्रण तयार करणारे भिन्न पदार्थ आहेत. त्यांचा गुणोत्तर पदार्थाचे ऑक्सिजन संतुलन निर्धारित करते. जेव्हा ऑक्सिजन स्फोटक द्रव्य घटक पूर्णपणे ऑक्सीडाइज करण्यासाठी पुरेसा नसतो तेव्हा शिल्लक ऋणात्मक असते. सकारात्मक ऑक्सिजन समतोल असलेल्या पदार्थांमध्ये, स्फोटात ऑक्सिजनचा भाग न वापरलेला असतो आणि अनुत्पादकपणे हरवला जातो. योग्य ऑक्सिडंट आणि ज्वलनशील निवडून संयुक्त स्फोटक द्रव्यांचे गुणधर्म बदलले जाऊ शकतात.

ऑक्सिजन शिल्लक ऑक्सीकरणसाठी ऑक्सिजनची कमतरता किंवा अतिरिक्त (ग्रॅम) किंवा ऑक्सिडेशन दरम्यान 100 ग्रॅम स्फोटक द्रव्य म्हणून परिभाषित केले जाते. टीट्रानिट्रोमेटा सी साठी (Ν ओ 2) 4 हे +4 च्या बरोबरीचे आहे, अमोनियम नायट्रेट ΝH4ΝΟ3 - +20, ट्रॉटल सी 7 एच 5 एन 3 ओ 6 - -74, हेक्सोजेन (СH2N2) 3--21.6. परिभाषेनुसार कमाल नकारात्मक ऑक्सिजन शिल्लक हायड्रोजन (-794) साठी आहे, अधिकतम ऑक्सिजन (+100) साठी आहे.

नकारात्मक ऑक्सिजन शिल्लक असलेल्या विस्फोटकांचा एक उदाहरण म्हणजे ट्रॉटल, एक सामान्य उच्च स्फोटक द्रव्य. त्याचे रासायनिक नाव ट्रिनिट्रोटोल्यूनेन आहे; नावे टोल, टीएनटी आढळतात. स्ट्रक्चरल फॉर्म्युलातून पाहिले जाऊ शकते, दहन घटक - हायड्रोजन आणि कार्बन आणि ऑक्सिडायझिंग एजंटचे परमाणु - ऑक्सिजन आहेत, जे नायट्रो ग्रुप (NO2) चा भाग आहे, टीएनटी रेणूमध्ये अद्याप एकमेकांशी जोडलेले नाही:

पदार्थाच्या सूत्रानुसार, आपण कोणत्या दिशेने प्रतिक्रिया पुढे चालू ठेवू शकता हे निर्दिष्ट करू शकता, या प्रकरणात कोणती उत्पादने तयार केली जाऊ शकतात. टीएनटीसाठी, विस्फोटक विघटनची प्रतिक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:

उत्पादनांची रचना विस्फोट परिस्थिती आणि त्यांचे अंतिम राज्य (विस्ताराची पदवी) यावर अवलंबून असते. बर्याच स्फोटक द्रव्ये प्रथम आहेत ज्यांचा उर्जा सर्वात जास्त प्रकाशाद्वारे दर्शविला जाणारा प्रतिसाद समजला जातो. अशा प्रकारे, सीएचएच 4 एमसीओडीच्या फॉर्म्युलाचे प्रमाण असलेल्या ऑक्सिजनच्या तुलनेत कमी प्रमाणात [ डी< (2अ + बी / 2)] सर्वप्रथम, हायड्रोजन हा सर्वात जास्त फायदेशीर म्हणून ऑक्सिजनला प्रतिसाद दिला जातो, कारण एच 2 ओ तयार करताना ऑक्सिजन प्रति युनिट 255 केजे आणि 187 केजे / सीओ 2 निर्मितीच्यावेळी (सीओ 2 बनवण्याची उष्णता 37 9 केजे / एमओएल) असते.

स्फोटक द्रव्यांच्या परिवर्तनाची उष्णता मोजण्यासाठीचा दृष्टीकोन, ज्यामध्ये संभाव्य प्रतिक्रिया उत्पादनांची नोंद केली जाते, ज्याची निर्मिती त्याच्या अधिकतम थर्मल इफेक्टची खात्री करते, याला अधिकतम ऑपरेशनचे सिद्धांत म्हटले जाते. काही प्रमाणात गणना ही प्रक्रिया आदर्श करते आणि सकारात्मक किंवा किंचित नकारात्मक ऑक्सिजन समतोल असलेल्या सिस्टमसाठी सर्वात मोठी अचूकता देते. खरं तर, विस्फोटक उत्पादनांचा (पीटी) रचना सामान्यतः या गणनाशी जुळत नाही. नंतरचे कारण हा आहे की विस्फोटानंतर काही काळ परस्परसंवाद चालू आहे आणि सकारात्मक आणि नकारात्मक थर्मल इफेक्ट्ससह प्रतिक्रियांच्या उत्पादनांमध्ये समतोल स्थापित केला आहे. नंतरच्या उदाहरणे प्रतिक्रिया आहेत

नकारात्मक ऑक्सिजन शिल्लक असलेल्या सिस्टीमच्या अंदाजे गणनासाठी, आपण ले चॅटेलियर पद्धत वापरु शकता, जो अधिकतम व्हॉल्यूमच्या तत्त्वावर आधारित असेल आणि जर खंड समान असेल तर मोठ्या उष्णतेच्या प्रकाशासह प्रतिक्रिया प्राधान्य असेल. विस्फोट उत्पादनांची अंतिम स्थिती निश्चित करण्यासाठी ही पद्धत सर्वात वैध आहे. कार्बन ते सीओचे ऑक्सिडेशन हे मुख्य प्रतिक्रिया आहे. ऑक्सिजन अव्यवस्थित असल्यास, ते सीओ आणि एच 2 च्या अतिरिक्त ऑक्सिडेशनवर तितकेच खर्च केले जाते. या प्रकरणात आरडीएक्सच्या विघटनची प्रतिक्रिया पुढीलप्रमाणे आहे:

विस्फोटक उत्पादनांच्या रचनांची अधिक अचूक गणना केल्याने क्रियाशीलतेच्या क्रिया आणि परिस्थिती लक्षात घेता केली जाते. उच्च तापमान आणि दाबांवरील पदार्थाच्या स्थितीवर विश्वासार्ह माहितीच्या अभावामुळे या गणनाची शुद्धता नेहमीच पुरेसे नसते. उष्णता आणि स्फोटक द्रव्यांच्या निर्मितीवर डेटाचा प्रयोग प्रायोगिकपणे केला जातो, ज्याच्या विस्फोटाच्या तपासणीच्या विशेष पद्धती विकसित केल्या जातात आणि यशस्वीरित्या वापरल्या जातात.

आधीच लक्षात घेतल्याप्रमाणे, विस्फोटक ऊर्जा स्फोटक द्रव्याच्या स्फोटक द्रव्याच्या उष्णतेने दर्शविली जाते. पूर्ववर्ती आणि विस्फोटक उत्पादनांच्या निर्मितीची उष्णता जाणून घेणे आणि हेस कायद्याचा वापर करणे (प्रक्रियेचा थर्मल इफेक्ट ट्रांसफॉर्मेशन मार्गावर अवलंबून नाही तर द्रव्यांच्या प्रारंभिक आणि अंतिम अवस्थांवर अवलंबून असतो), आम्ही उष्णतेची उष्णता आणि इतर घटकांची गणना करू शकतो. मिश्रित स्फोटक द्रव्य आणि गनपाउडर वापरल्या जात असल्याने आणि वाढत्या प्रमाणात वापरल्या जाणार्या अशा भौगोलिक अभियांत्रिकी अभियंताच्या प्रक्रियेत देखील असे गणले जाऊ शकते.

इडॅनिट प्रकाराच्या स्वस्त विस्फोटक मिश्रणाची गणना द्रव इंधनाने ग्रॅन्युलेटेड अमोनियम नायट्रेटपासून करा. वापरल्या जाणार्या पेट्रोलियम उत्पादनाऐवजी - सौर तेल किंवा केरोसिन, पदार्थांचे मिश्रण असलेले सहजतेने मोजण्यासाठी - बेंजीन (सी 6 एच 6) घ्या. घटनेचा विचार करा जेव्हा विस्फोटक मिश्रण घटकांचे आणि ऑक्सिजन समतोल सूचित करतात. बेंजीन आणि अमोनियम नायट्रेटचे मिश्रण -10 चे ऑक्सिजन संतुलन असले पाहिजे, अन्यथा 100 ग्रॅम मिश्रण पूर्णपणे ऑक्सिडाइझ करण्यासाठी 10 ग्रॅम ऑक्सिजन नसतो. सुरु करण्यासाठी, कार्य पूर्ण करण्यासाठी मिश्रणाने कोणती रचना केली पाहिजे ते आम्ही ठरवू.

समाधानास सुलभ करण्यासाठी, आपण कल्पना करूया की आमच्या स्फोटक द्रव्यांमध्ये दोन भाग आहेत - घटकांपैकी एक (या बाबतीत ईंधन, कारण शिल्लक ऋणात्मक आहे), इच्छित शिल्लक प्रदान केलेल्या रकमेमध्ये आणि शून्य ऑक्सिजन शिल्लक निर्दिष्ट पदार्थांचे मिश्रण (कधीकधी म्हणतात स्टॉइचोमेट्रिक). जर आपण असे मिश्रण मिश्रण केलेल्या ईंधनवर टाकून दिले तर एकूण वजन 100 ग्रॅमपर्यंत आणू, आपल्याला ऑक्सिजनच्या शिल्लक असलेल्या रचना मिळतील.

सातत्याने गणना करा.

बेंजीन रेणूच्या ऑक्सिडेशनवर (त्याचा आणविक वजन 78 आहे)

15 ऑक्सिजन अणूंची आवश्यकता असेल. त्यानुसार, बेंझिन रक्कम एक्स1, ज्याचे ऑक्सिडेशन 10 ग्रॅम ऑक्सिजन आवश्यक असते, आम्ही "बेंझिन-ऑक्सिजन आवश्यक" प्रमाणात प्राप्त करतो.

या प्रमाणात जमा करणे (100 - एक्स1) शून्य ऑक्सिजन शिल्लक जी मिश्रण, आम्ही दिलेल्या रचनांचे मिश्रण प्राप्त करतो.

स्टॉइचोमेट्रिक मिश्रणच्या 9 .75.75 ग्रॅम मधील घटकांची गणना करणे चालू करूया. ऑक्सीडायझरमध्ये जास्त ऑक्सिजन निश्चित करा. सॉल्टपटर ऑक्सिजन सोडते आणि सोडते:

याव्यतिरिक्त 80 ग्रॅम ऑक्सिडायझिंग एजंट (अमोनियम नायट्रेट 80 च्या आण्विक वजन) 16 ग्रॅम ऑक्सिजन सोडतील. शून्य ऑक्सिजन शिल्लक मिश्रण मध्ये बेंजीन आणि अमोनियम नायट्रेट दरम्यान प्रतिक्रिया म्हणून लिहिले आहे

मग आम्हाला प्रमाण मिळतो:

म्हणून, मिश्रण 96.75 ग्रॅम मध्ये 5.85 ग्रॅम बेंजीन आणि 9 0.85 ग्रॅम अमोनियम नायट्रेट असेल. अशा प्रकारे, ऑक्सिजन शिल्लक आणि विस्फोटक उत्पादनांच्या मिश्रणाने तयार केलेल्या मिश्रणांची अंतिम रचना, जास्तीत जास्त ऑपरेशनच्या तत्त्वानुसार गणना केली जाईल:

गणना न घेता, विस्फोट उत्पादनांमध्ये मुक्त कार्बनची सामग्री ताबडतोब रेकॉर्ड करणे शक्य झाले कारण हे त्याचे अस्तित्व आहे जे मिश्रणचे नकारात्मक ऑक्सिजन संतुलन ठरवेल. 12 ग्रॅम कार्बनच्या पूर्ण ऑक्सिडेशनसाठी 32 ग्रॅम ऑक्सिजन आवश्यक असल्याने ऑक्सिजन 10 ग्रॅम कार्बनचा ऑक्सिडाइज करू शकतो किंवा कार्बनच्या तळाचा अंश असू शकतो. केलेल्या गणनाची शुद्धता सत्यापित करण्यासाठी हे विचार वापरणे चांगले आहे.

असे मिश्रण तयार करणे फार सोपे आहे: योग्य प्रमाणात नायट्रेट बेंझिनने मिसळावे. प्रारंभिक घटक आणि विस्फोटक उत्पादनांची रचना जाणून घेणे, प्रणालीच्या विस्फोटाची उष्णता मोजणे सोपे आहे. प्रारंभिक घटकांच्या निर्मितीची उष्णता आणि स्फोटांच्या उत्पादनांशी संबंधित निर्देशिकांमध्ये आढळते. म्हणून, बेंझिनच्या 1 तळासाठी (केजे / एमओएलमध्ये) -39.1, अमोनियम नायट्रेट - +410.8, सीओ 2 - +444.2, एच 2 ओ - +271.7.

विस्फोट थर्मल प्रभाव प्रश्नसमस्येतून एक्स चार्ज समीकरणांमधून निश्चित केला जाऊ शकतो

(4.29)

हे मिश्रण 374 केजे / 100 ग्रॅम, किंवा 3740 केजे / किलो असेल.

तयार केलेल्या वायू उत्पादनांची मात्रा (लिटरमध्ये) 22.4 (गॅम रेणूची व्हॉल्यूम) द्वारे गॅसच्या मृदाची संख्या वाढवून प्रतिक्रिया समीकरणांमधून मोजली जाऊ शकते. नैसर्गिकरित्या, हे पदार्थ अवस्थेत विचारात घेतले पाहिजे. तर, कार्बन (सामान्य वायुमंडलीय दाबाने 3700 डिग्री सेल्सियसपेक्षा उपउष्णतेचे तापमान) गॅस टप्प्याशिवाय देणार नाही, अर्थातच, स्टीम असेल. सामान्य वातावरणीय परिस्थितीस संदर्भित स्फोटक द्रव्यांचा आवाज म्हणतात दिलेला खंड.   वर चर्चा केलेल्या समस्येमध्ये हे सुमारे 800 एल / किलो असेल.

विस्फोट उत्पादनांची उष्णता आणि रचना ज्ञात असल्यास त्यांचे तापमान टीसूर्यापासून संबंध निश्चित केले जाऊ शकते टीअप = = क्यू / सीव्हीसीआर कुठे सहv सीपी अंतरासाठी विस्फोटक उत्पादनांची (सतत व्हॉल्यूमवर) सरासरी उष्मा क्षमता असते Τ 0–Τ शुल्क याची नोंद घेणे महत्त्वाचे आहे की ताप क्षमता ही तापमानाची कार्यक्षमता असते.

नंतरचे काही मोजमापांमध्ये (पूर्णपणे तांत्रिक) गुंतागुंत सादर करते, कारण अवलंबित्वाचा प्रकार ज्ञात आहे. तथापि, वेगळ्या तापमानावरील (गॅस 4.1) गॅसच्या गॅस सामग्रीवर तयार-तयार डेटा वापरणे सोपे आहे.

तक्ता 4.1

काही गॅस (केजे / एमओएल) ची उष्णता (अंतर्गत ऊर्जा) बदला

तपमान दिल्यामुळे आणि स्फोटांच्या उत्पादनांची रचना जाणून घेतल्यास, आपण त्यांची उष्णता सामग्री शोधू शकता आणि विस्फोट उष्णतेसह त्याचे तुलना करू शकता. तापमान निवडताना केलेल्या त्रुटीचे स्वरूप निर्धारित करेल. ऑपरेशनचे पुनरावृत्ती, परंतु वेगळ्या (दुरुस्त) तपमानाने, आपण विस्फोट तपमान शोधण्यासाठी अंदाजे पद्धत वापरु शकता.

विस्फोट दरम्यान सोडलेली ऊर्जा तुलनेने लहान आहे: सर्वात शक्तिशाली स्फोटक द्रव्यांमध्ये स्फोटक उष्णता 6500-6700 के.जे. / किलो आहे. 1 किलो टीएनटीच्या स्फोटाने, सुमारे 4000 के.जे. ताप उष्णतामध्ये आणि 1 किलो डीझेल तेलाचा जळत असतांना सुमारे 44,000 के.जे. पण ऑक्सिजनसह डीझेल तेलाच्या 1 किलो दळणाची उष्णता केवळ 10,000 के.जे., आणि डिझेल तेल आणि वायु यांचे मिश्रण 1 किलो - 2670 के.जे. असेल. ऊर्जा पुन्हा सोडण्याच्या व्यतिरिक्त, विस्फोट दरम्यान पोहोचलेल्या तापमानांवर वायूच्या अवस्थेत असलेल्या उत्पादनांच्या निर्मितीमुळे विस्फोट दर्शविला जातो.

उष्ण प्रतिक्रिया प्रतिक्रिया तापविणे तरी

टीएनटीच्या विस्फोटक विघटनापेक्षा उष्णतेपेक्षा 2.3 पट जास्त आहे, त्याचा दहन शांतपणे वाढतो; परिणामी उत्पादनांना, ज्या तापमानाला ते गरम केले जातात, ते द्रव राहतात. परंतु चित्र बदलतेवेळीच एखाद्याला विरघळली पाहिजे: उष्णता पाण्याला स्टीममध्ये वळवते आणि बर्निंग विस्फोटक प्रक्रियेसह होते. वायूच्या स्फोटक द्रव्याने ताब्यात घेतले, स्फोट त्वरित प्रचंड दबाव वायूंवर संकुचित झाला - प्रतिक्रिया उत्पादनांनी, गॅसच्या विस्ताराद्वारे तयार केलेल्या स्वरूपात प्रकाशीत उर्जेची प्राप्ती सुनिश्चित केली.

स्फोटक द्रव्य तयार करताना, आम्हाला शंका आहे की शंभर स्फोटांसह, अधिक ऊर्जा सोडली जाते आणि संकुचित वायू तयार होतात जी योग्यरित्या उर्जा मिळवण्यास सक्षम असतात. कधीकधी ही आवश्यकता संघर्ष करतात. अशाप्रकारे स्फोटक द्रव्यांच्या निर्मितीमध्ये धातूचा परिचय योग्य दहनशील निवडून विस्फोटक विघटन शक्ती वाढविली जाऊ शकते, उदाहरणार्थ, अॅल्युमिनियम (ए 12 ओ 3 तयार करण्याची उष्णता 15 99 केजी / एमओएल आहे). एल्युमिनियम ऑक्सीकरण उत्पादने ठोस असतात. अॅल्युमिनियमच्या काही विस्फोटक मिश्रणावर (अतिरिक्त मर्यादेपर्यंत) नंतरच्या कार्यक्षमतेत वाढ होऊ शकते. स्फोटक उष्णता असलेल्या स्फोटक द्रव्यांसह त्याच्या रचना धातू असतात. आधीच लक्षात घेतल्याप्रमाणे, विस्फोटाच्या उत्पादनांची रचना केवळ विस्फोटकांवरच नव्हे तर विस्फोटक स्थितीवरही अवलंबून असते: दीक्षा, आकार आणि आकाराची रचना आणि शेल, विस्फोट घडवून आणणार्या वातावरणाची परिस्थिती. जर प्रारंभिक उत्पादने स्थिर राहतील आणि स्फोटक उत्पादनांची रचना बदलली असेल तर विस्फोटाचा थर्मल इफेक्ट देखील बदलला जाईल, म्हणून काही स्फोटक द्रव्यांसाठी विस्फोटकांच्या विविध मूल्यांचा वापर केल्या जाणार्या अटींच्या आधारावर दिला जातो. टेबल मध्ये उदाहरणार्थ. 4.2 शो (आर. श्मिट) नुसार कमकुवत आणि मजबूत पुढाकाराने जेव्हा चार्ज विस्फोट उत्साहित होतो तेव्हा टीएनटी (घनता 1.52) च्या स्फोटाच्या उत्पादनांची रचना.

संपूर्ण शुल्कासाठी वेगवान रासायनिक अभिक्रियाच्या प्रारंभामुळे विस्फोटकांचे रुपांतर करण्यासाठी प्रक्रिया स्वयंप्रेरित करणे आवश्यक आहे. हे करण्यासाठी, रासायनिक प्रतिक्रिया योग्य किनेटिक वैशिष्ट्यांकडे असणे आवश्यक आहे आणि उर्जेची मुक्तता अपरिहार्य नुकसान भरपाई करणे आवश्यक आहे. प्रतिक्रिया दर, स्वत: ची प्रसार करण्याची क्षमता, उष्मायनाची क्षमता, गॅस निर्मितीचे जवळचे संबंध आहेत आणि एकमेकांवर आणि विस्फोटक प्रक्रियेची सीमा प्रभावित करतात.

तक्ता 4.2

टीएनटीच्या स्फोटाच्या उत्पादनांची रचना

टॅबमध्ये 4.3 उद्योगाने वापरलेल्या अनेक स्फोटक द्रव्यांचे आणि पाउडरचे वैशिष्ट्य दर्शविते.

तक्ता 4.3

काही स्फोटके विस्फोटक वैशिष्ट्ये

हजारो अंशांच्या तापमानात गरम झालेल्या द्रव किंवा द्रव विस्फोटक मोठ्या प्रमाणावर वायूमध्ये बदल घडवून आणण्यामुळे स्फोटात विस्फोटक ऊर्जा सोडते. वेगवेगळ्या प्रकारच्या स्फोटक द्रव्यांसाठी, 1 किलो स्फोटक द्रव्ये सोडल्या गेलेल्या वायूंचे प्रमाण, 0.8-1 एल पेक्षा जास्त नसावे, ही किंमत 300 ते 1000 एल आणि अधिक आहे. विस्फोटकांच्या गरम गॅसिस विघटन उत्पादनांच्या स्फोटात तयार झाल्याने यांत्रिक कार्य तयार करणे सुरू झाले. अशाप्रकारे, स्फोटक द्रव्यांमध्ये विस्फोटक द्रव्यात सोडल्या गेलेल्या अव्यवस्थित रासायनिक उर्जेचा एक संग्रह असतो. तथापि, केवळ स्फोटक द्रव्यांमध्येच उर्जा नसलेली असते, परंतु उदाहरणार्थ गॅसोलीन, कोळसा, लाकूड आणि इतर दहनशील पदार्थ असतात. ज्वलनशील पदार्थांची ही ऊर्जा दहन दरम्यान सोडली जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, गॅसोलीनऐवजी विनाश आणि फेकणे, स्फोटक द्रव्य आणि गनपाउडरचा हेतू काय आहे? हे ज्ञात आहे की 1 किलो गॅसोलीन ऊर्जा 1 किलो टीएनटीच्या तुलनेत 10 पटीने जास्त आणि धुम्रपान रहित पायरोक्साईलीन पावडर पेक्षा 12 पट अधिक आहे. पण विस्फोटक प्रभार आणि प्रचंड वेगाने गन पाऊडरचा भार वायूमध्ये बदलतो आणि गॅसोलीन किंवा कोणताही इंधन पुरेसा हवा किंवा मुक्त ऑक्सिजन शिवाय बर्न होऊ शकत नाही. गॅसोलिनच्या 1 किलोग्रॅमच्या दहनाने ऑक्सिजन जितके आवश्यक असते तितकेच 15.5 किलो वायुमध्ये असते. म्हणून, इंधनाच्या दहन (उर्जा) ची उष्णता त्याची 1 किलो मिश्रणाने संपूर्ण दहन आवश्यक ऑक्सिजनसह मोजली पाहिजे. या गणनाने, ऑक्सिजनसह गॅसोलीनचे मिश्रण आणि त्याच प्रमाणात स्फोटक चार्ज विस्फोटक शक्तीच्या स्फोटक शक्तीच्या दहनच्या उर्जेत फरक कमी आहे, तथापि, या प्रकरणात गॅसोलीनच्या दहनवेळी सोडलेल्या उर्जाची संख्या अधिक आहे: धुम्रपान रहित पावडर - 2860 के.जे. / किलो, ट्रोटेल - 4100 के.जे. / किलो, ऑक्सिजनसह गॅसोलीनचे मिश्रण - 11,000 केजी / किलोग्राम. परिणामी, स्फोटक द्रव्य आणि गनपाउडरमध्ये असलेली उर्जा ही ही नाही जी त्यांचा विनाश आणि थ्रोच्या उद्देशासाठी वापरण्याचे मुख्य कारण आहे. मुख्य कारण ऊर्जाच्या तीव्रतेमध्ये नाही, तर त्याच्या वेगवान रीलिझमध्ये आहे. ऑटोमोबाईल इंजिनमधील 1 किलोग्रॅम गॅसोलीनचे दहन (इंजिन पॉवर आणि लोडवर अवलंबून) 10-60 मिनिटांत, एक तुकड्याचा 1 किलो पावसाच्या बर्न्समध्ये सेकंदाच्या काही हजारांशांकरिता एक तोफखाना बंदूक घेतो आणि 1 किलो टीएनटीचा स्फोट केवळ 30 असतो एक सेकंद -40 शंभर. विस्फोट दरम्यान ऊर्जा इंधन दहन पेक्षा लाखो वेळा जलद सोडले आहे. या स्फोटांची प्रचंड शक्ती स्पष्ट करते. तथापि, संपूर्ण शुल्काच्या विस्फोटक वेळेत विस्फोट शक्तीची गणना करणे अधिक बरोबर आहे, परंतु विस्फोटक उत्पादनांनी सामान्य वातावरणाचा दाब पातळीपेक्षा जास्त असतांना विस्फोटक प्रक्रियेच्या उच्च-स्पीड शुटिंगच्या परिणामी अशा पातळीची उपलब्धि काही मिलीसेकंदांमध्ये होते. या प्रकरणात, 1 किलो टीएनटीची शक्ती 1 मेगावॅटपेक्षा जास्त म्हणून व्यक्त केली जाते. पण वास्तविक परिस्थितीतही, या शक्तीला त्याच्या अल्प कालावधीमुळे पूर्णपणे हस्तांतरित केले जाऊ शकत नाही, ज्या सामग्रीवर तो हस्तांतरित केला जातो किंवा नष्ट केला जातो, ज्यात तो कार्य करतो, तसेच पर्यावरणातील हीटिंग, अत्यधिक पीस आणि त्याचा प्रसार यामुळे होणारे नुकसान, उर्वरित उष्णता त्यांचा अंतिम विस्तार आणि अपरिहार्य रासायनिक नुकसानीनंतर स्फोटक द्रव्ये. परिणामी, उपयोगी यांत्रिक काम सहसा 1-2% पेक्षा जास्त होत नाही आणि जेव्हा एक घन माध्यमामध्ये विस्फोट होत असतो - स्फोटक द्रव्यात असलेली 8-9% ऊर्जा. तथापि, स्फोटक द्रव्य आणि गनपाउडरमध्ये असलेल्या संभाव्य उर्जामध्ये स्फोटात अपूर्ण वापरा असूनही ते अपरिहार्य होते. उच्च शक्ती स्फोटक द्रव्यांसाठी आणि प्रोजेक्टाइल फोडिंगसाठी वापरली जाते तेव्हा ती सामान्य आहे. मोठ्या कॅलिबर आर्टिलरी शॉटचा पाउडर चार्जची क्षमता 10 मेगावॅट आहे.

पहिल्या कालखंडातील (उन्नीसवीं शतकाचा शेवट) थर्मल थ्योरी होता, ज्याचे संस्थापक चित्रकार ले लेटेलियर आणि नसेल्ट होते. या सिद्धांताचा आधार म्हणजे व्हाट्स गॉफ परिकल्पना म्हणजे रासायनिक प्रतिक्रिया दराच्या तपमानावर अवलंबून आहे. वातावरणात उष्णता काढून टाकण्यावरील प्रतिक्रिया शक्तीमुळे उष्मायंत्रणाची उष्णता ही उष्णता इनपुटची प्रमुखता आहे. या प्रकरणात, सिस्टिम उष्णता जमा करतो, ज्यामुळे स्वयं-गरम होऊ लागते आणि त्यानुसार, प्रतिक्रियांचे स्वयं-प्रवेग वाढते.

दहनशील ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया प्रणालीमधील घटना बर्याचदा इग्निशनच्या एका किंवा दुसर्या स्त्रोताद्वारे सिस्टमच्या हीटिंगसह संबद्ध असते. जेव्हा इंधन प्रणाली गरम होते, तेव्हा इंधन अणूंची व ऑक्सिजनची उर्जा वाढते आणि जेव्हा ती निश्चित किंमतीपर्यंत पोहोचते तेव्हा ते सक्रिय होते, म्हणजे. सक्रिय केंद्रे (मूलद्रव्ये आणि परमाणु) मुक्त वैलेसांसह तयार होतात, ज्यायोगे दहनशील पदार्थांचे रेणू सहजपणे हवेतून ऑक्सिजनमध्ये सामील होतात. ए. एन. 18 9 8 मधील बॅच व सी. इंगर यांनी ऑक्सिडेशनचे पेरोक्साइडेन्स सिद्धांत प्रस्तावित केले. त्यानुसार ज्वलनशील प्रणाली गरम केली जाते तेव्हा अणूंच्या दरम्यान एक बंधन तोडुन ऑक्सिजन सक्रिय होते आणि सक्रिय रेणू अणूंचा विघटन न करता आणि दळणवळण पदार्थाशिवाय एक दहनशील पदार्थाने संयुगात प्रवेश करतो. प्रकारचे पेरोक्साइड संयुगे: आर 1 -ओओआर 2 किंवा आरओओ-ओएच.

तथापि, पेरोक्साइड सिद्धांत ऑक्सिडेशन प्रक्रियेच्या काही वैशिष्ठ्यपूर्ण वैशिष्ट्यांचा समतोल करण्यास सक्षम नाही, उदाहरणार्थ, एक तीव्र प्रभाव, कधीकधी अशुद्धतेचे महत्वहीन गुण.

खालील समीकरणाद्वारे एरेनेनिअस कायद्याच्या आधारावर रासायनिक प्रतिक्रिया, एम / एस दर्शविले जाऊ शकते:

, (1.12)

प्रतिक्रिया दर स्थिर कुठे आहे (अभिसरणांच्या एकाग्रतेवर रासायनिक प्रतिक्रिया दर एकात्मता कमी होते);

अभिक्रियांचे प्रमाण, एमओएल / एम 3;

स्टॉइचोमेट्रिक कॉरिएसिएंट्स स्टॉइचोमेट्रिक रीयरेक्शन समीकरणाच्या प्रारंभिक अभिक्रियांच्या प्रमाणांच्या प्रमाणानुसार निश्चित केले जातात;

नैसर्गिक लॉगेरिदमचा आधार;

सार्वत्रिक गॅस स्थिर, = 8.3 जे / (मोल ∙ के);

  - तापमान, के.

स्वयं-इग्निशन (थर्मल विस्फोटचा सिद्धांत देखील म्हणतात) थर्मल थिअरी थर्मल थॉमस एक्सोथर्मिक ऑक्सिडेशन दरम्यान उष्मा निर्मितीच्या दरांच्या तुलनेत आणि त्यातील वाड्याच्या भिंतीमध्ये प्रतिक्रिया देणार्या मिश्रणमधून उष्णता काढून टाकण्यावर आधारित आहे. आत्म-इग्निशनची स्थिती या वेगांच्या समानतेद्वारे निर्धारित केली जाते. या समानता प्राप्त होणाऱ्या पोत भिंतीचे तपमान, स्वयंचलित तापमान म्हणतात. या तापमानापासून (प्रत्येक परिस्थितीत दिलेल्या विशिष्ट परिस्थितीसाठी - प्रत्येक आकाराच्या व आकाराचा आकार, वायूचा थर्मोफिजिकल गुणधर्म) पासून सुरू होणारी, स्वयं-हीटिंग होते, ज्यामुळे फ्लॅश (स्वयं-इग्निशन) होऊ शकते.

उपरोक्त विचारात घेतल्यास, प्रतिक्रियाशील वातावरणात स्वयं-गरम करण्यासाठी आम्ही लिहू शकतो:

स्थिर मात्रामध्ये ताप क्षमता कुठे आहे, जे / के;

गॅस घनता, किलो / एम 3;

गॅस तापमान, के;

वेळ, एस;

प्रतिक्रिया गर्मी प्रभाव, डब्ल्यू;

प्रतिक्रिया दर, एम / एस;

प्रतिक्रिया पोत पृष्ठभाग, एम 2;

प्रतिक्रिया वाहनाची मात्रा, एम 3;

हीट ट्रान्सफर गुणांक, डब्ल्यू / (एम 2 × के);

पोत भिंतीचे तापमान, के.

डीए फ्रँक-कामेंत्स्की यांनी उष्णता इग्निशनसाठी एक निकष प्रस्तावित केला आहे, ज्यात गरम उष्णता प्रारण दराने जेट पोतमध्ये स्थिर तापमान वितरणाचे उल्लंघन केल्यामुळे:

, (1.14)

वाहनाचे वैशिष्ट्यपूर्ण आकार कुठे आहे, एम;

प्रक्षोभक घटक

गॅस मिश्रण थर्मल चालकता, डब्ल्यू / (एम × के);

3.3 ची एक dimensionless निकष; गोलाकार, विमान समांतर आणि बेलनाकार वाहनांसाठी क्रमशः 0.88 आणि 2.

डी.ए. फ्रँक-कमेंनेटस्कीचे निकष खालीलप्रमाणे समजू नयेः जर सर्व निकषांचे निर्धारण केले गेले तर आपल्याला एक मूल्य मिळते, मग इग्निशन होते तेव्हा इग्निशन नसते. निकषांच्या समीकरणावरून असे दिसून येते की प्रतिक्रिया प्रतिक्रिया आणि पोत्यातील त्रिज्या ज्यामध्ये प्रतिक्रिया घडते ती स्फोटांचे महत्त्वपूर्ण घटक आहेत. थर्मल विस्फोट उज्ज्वल व्यक्त केला जातो, असमानता चांगल्या प्रकारे पूर्ण होते:

जर या असमानता खराब होत असतील तर थर्मल विस्फोट कमी होईल - एकाच वेळी तपमानात वाढ होताना, मूळ पदार्थाचा वेगवान बर्नआउट होतो, जो स्फोट चित्र पडतो.

दहन घडणे बहुतेकदा दहनशील प्रणालीच्या उष्णतेने इग्निशनच्या एक किंवा दुसर्या स्रोताद्वारे गरम केले जाते. शैक्षणिक निरीक्षकांच्या म्हणण्यानुसार एन. एन. सेमेनोव्ह, ऑक्सिडेशन प्रक्रियेत उष्णता सोडण्याची सोय असते आणि काही विशिष्ट परिस्थितीत वेग वाढू शकते. दहन होण्याच्या संक्रमणासह ऑक्सीकरण प्रक्रियेच्या स्वयं-प्रवेगांच्या प्रक्रियेला स्व-इग्निशन म्हणतात.

थर्मल सेल्फ-इग्निशनच्या बाबतीत, उष्णता सिंक दरांवरील उष्णता मुक्त होण्याच्या दरापेक्षा जास्त प्रमाणात होते.

थर्मल इग्निशनच्या प्रक्रियेचा विचार करा उदाहरणार्थ दहनशील गॅस किंवा वायुमार्गाच्या वाष्पशील द्रवांच्या वाष्पांमुळे वायूने ​​वाहिन्यामध्ये ठेवा. पोत्यातील वाढत्या तपमान आणि दहनयुक्त मिश्रणासह, प्रतिक्रिया दर आणि उष्णता वाढेल. तपमानावर जमीनीच्या सुटकेच्या दरावरील अवलंबन, जे / एस द्वारे निश्चित केले जाते:

, (1.15)

गॅसच्या दहनची उष्णता कोठे आहे, जे;

दहनशील मिश्रणाचा आकार, एम 3;

प्रतिक्रिया दर स्थिर;

Reactant च्या concentration, किलोग्राम / एम 3;

प्रतिक्रिया ऑर्डर;

सक्रियकरण ऊर्जा, जे / एमओएल;

युनिव्हर्सल गॅस स्थिर जे / (मोल के);

मिश्रण तापमान, के.

सोडलेला उष्णता दहनशील मिश्रणांत हस्तांतरित केला जातो आणि तो तापतो. जेव्हा मिश्रण तापमान पोत भिंतींच्या तापमानापेक्षा जास्त असेल तेव्हा भांडीच्या भिंतीमधून उष्णता काढून टाकणे प्रत्येक युनिटची सुरूवात, मिश्रण आणि पोत भिंती यांच्यात तापमान फरक प्रमाणित असेल आणि संबंधानुसार निर्धारित केले जाईल:

, (1.16)

कोठे - पोत भिंती माध्यमातून उष्णता काढण्याची दर, जे / एस;

हीट ट्रान्सफर गुणांक, जे / (के · एम 2 × एस);

पोत भिंती पृष्ठभाग, एम 2;

मिश्रण तापमान, के;

पोत भिंतीचे तापमान, के

आकृती 1.5 - तपमानावर तपमानावर उष्णता निर्मिती अवलंबून आहे

आकृती 1.5 मध्ये, वक्र 2, 3, आणि 4 तापमानावर उष्णतेची निर्मिती वेगवेगळ्या दबावांवर आणि त्याच मिश्रण रचनांवर अवलंबून असल्याचे दर्शविते. निरंतर पोत आणि मध्यम तापमान आणि सतत मिश्रण रचना यावर दहन क्षेत्रापासून काढलेल्या उष्णताची संख्या सरळ ओळ 1 द्वारे दर्शविली जाते. जेव्हा मिश्रण रचना बदलते, उष्णता कमी होते आणि परिणामी सरळ रेषेची उतार बदलते. जास्त प्रेशर, प्रतिक्रिया दरम्यान वक्र जास्त उत्पन्न (वक्र 4). वक्र 2 द्वारे निर्धारित परिस्थितीनुसार, स्व-इग्निशन होऊ शकत नाही, कारण या दाबाने उष्णता निर्मितीपेक्षा उष्णता (थेट ओळ 1) जास्त असते. सरळ रेषेसह वक्र 3 ची टेंगेंसी पॉईंट सोडल्या जाणार्या उष्णतेच्या दरम्यान समतोलशी जुळते आणि त्यास काढले जाते - दिलेल्या अटींनुसार दिलेल्या दहनशील प्रणालीचे किमान स्वयं-इग्निशन तपमान. बाहेरील उर्जेची थोडी कमतरता देऊन स्व-इग्निशन शक्य आहे. कर्व 4 ज्या अटींमधून स्वयं-इग्निशन अपरिहार्य आहे त्या वर्णनांचे वर्णन करतो कारण उष्णता काढून टाकण्यापेक्षा उष्णता सोडल्या जातात.

दिलेल्या योजनेचे विश्लेषण, एन. एन. सेमिनॉव्हने अवलंबित्व स्थापित केले:

, (1.17)

किमान इग्निशन दाब कुठे आहे, Pa;

स्व-इग्निशनचे किमान तापमान, के;

प्रतिक्रिया ऑर्डर;

मिश्रण आणि रचना इतर गुणधर्मांवर अवलंबून, सतत.

या समीकरण (1.17) वर आधारीत, या विशिष्ट परिस्थितीत दहनशील मिश्रण स्वत: ची प्रज्वलन शक्य आहे की नाही हे आधीच सैद्धांतिकरित्या निर्धारित केले जाऊ शकते. कमीतकमी दाब आणि स्वार्थी तापमानातील संबंधांची बर्याच प्रयोगांद्वारे पुष्टी केली गेली आणि दहन प्रक्रियेचा अभ्यास करण्यात महत्त्वपूर्ण ठरले.

दहन चे चेन सिद्धांत

1 9 28 च्या सुरुवातीस, एन.एन.मेमनोव्ह यांनी दोन प्रकारचे स्फोट - चेन आणि थर्मलच्या रासायनिक प्रणालींमध्ये अस्तित्वाची शक्यता असल्याची कल्पना प्रकट केली.

चेन प्रतिक्रिया म्हणजे चरणांचे (मध्यवर्ती क्रियांच्या मालिकेद्वारे) ज्या क्रमाने मुक्त कल्याणसह मध्यवर्ती यौगिक तयार होतात, अशा तथाकथित सक्रिय केंद्रे तयार केली जातात जे प्रक्रियेच्या त्यानंतरच्या वेगवान प्रवाहाच्या जीवाणू असतात.

शृंखला प्रतिक्रिया प्रथम चित्र 1913, जर्मन शारीरिक रसायनशास्त्रज्ञ एम Bodenstein आढळले तेव्हा क्लोरीन, एक क्लोरीन परमाणू सह हायड्रोजन यांचे मिश्रण पांघरूण तेव्हा, प्रकाश ऊर्जा एक भाग अणूंचा बनलेला मध्ये स्प्लिट शोषून दिसले:

.

क्लोरीन अणू हायड्रोजनसह ताबडतोब प्रतिक्रिया करतात, परिणामी मिश्रण विस्फोट होतो. क्लोरीनच्या एका रेणूचे क्रियान्वयन केल्यास दोन अणू तयार होतात:

.

तथापि, प्रयोग हे दर्शविते की हे हायड्रोजन क्लोराईडचे 100,000 अणू तयार करते. हायड्रोजनसह क्लोरीनचा संवाद एखाद्या उत्पादनास उत्पादित करते असे गृहीत धरले जाते, जेव्हा ते दुय्यम प्रतिक्रियांमध्ये प्रवेश करते तेव्हा पुनरुत्थित होते आणि प्रतिक्रिया सुरू ठेवू शकते. ही धारणा पुढील प्रतिक्रिया योजनेशी संबंधित आहे:

मी प्राथमिक प्रतिक्रिया

चौथा ओपन सर्किट

या योजनेनुसार, एका क्लोरीन रेणूच्या (i) सक्रियतेमुळे दोन क्लोरीन अणू दिसतात - साख प्रतिक्रियेचे दोन सक्रिय केंद्र. प्रत्येक क्लोरीन अणू त्याच्या स्वत: चे साखळी प्रतिक्रिया वाढवतात, ज्यामध्ये सक्रिय केंद्र सतत पुनर्संचयित केले जाते (II, III). अशाप्रकारे, आरंभिक प्रतिक्रिया (i) च्या प्रभावाखाली, अनुक्रमे एक शृंखला (II, III इत्यादी) बनविणारी, सतत प्रतिक्रिया घडतात. शृंखला आरंभ करण्याच्या क्षणापासून अशा प्रकारच्या प्रतिक्रियांची संख्या शृंखलाची लांबी म्हणून ओळखली जाते. क्लोरीन (चतुर्थांश) अणू किंवा हायड्रोजन (व्ही) अणुंचा टक्कर आणि त्यातील रेणू तयार होण्यावर, किंवा घनतेच्या पृष्ठभागासह सक्रिय केंद्राच्या टकल्यावर झालेल्या चक्रात एक शृंखला ब्रेक होऊ शकते. ही एक सामान्य नॉन-ब्रांचिंग चेन प्रतिक्रिया आहे. त्यामध्ये, प्रत्येक सक्रिय केंद्रामुळे केवळ एक नवीन सक्रिय केंद्र दिसतो, म्हणून प्रतिक्रिया सुरू ठेवू शकते परंतु त्वरेने नाही.

ब्रांचिंग चेन रिएक्शनमध्ये, प्रत्येक सक्रिय केंद्र दोन किंवा नवीन सक्रिय केंद्रे वाढवितो.

साखळी प्रतिक्रियांच्या सिद्धांतानुसार, ऑक्सिडेशन प्रक्रिया दहनशील पदार्थांच्या सक्रियतेसह सुरू होते.

प्रॅक्टिसमध्ये असे दिसून आले आहे की इशोथर्मल परिस्थितीत इग्निशन येऊ शकते, म्हणजे. प्रतिक्रिया माध्यम (मिश्रण "थंड" इग्निशन) तापमान वाढविल्याशिवाय. या प्रकरणात, ते एका शृंखला (isometric) विस्फोटविषयी बोलतात.

दोन प्रारंभिक घटक: नवीन, अधिक स्थिर दहन उत्पादनांशी संबंधित असल्याच्या तुलनेत तुलनेने स्थिर आण्विक अवस्थेत असल्याने इंधन आणि ऑक्सिडंट, जटिल मध्यवर्ती परिवर्तनांची संपूर्ण श्रृंखला पार करते, ज्यामुळे अस्थिर उत्पादनांची निर्मिती होते: अणू, रेडिकल, उत्साही अणु तुलनेने मोठ्या प्रमाणात आयओनाईझेशन (फॉर्मडाल्डहायड, हायड्रोकार्बन आणि हायड्रोक्लोराइड रेडिकल, परमाणु ऑक्सिजन आणि हायड्रोजन) ची डिग्री.

कोंद्रात्रेवु व्ही. एन. हे आण्विक ऑक्सिजन (O) मोठ्या एकाग्रता एक ज्योत विविध हायड्रोकार्बन्स शोधण्यात संपूर्ण gidrokislogo (OH), हायड्रोजन व कार्बन यांचे संयुग radicals, (ख्रिस 3), कार्बन मोनॉक्साईड (CO), जंतुनाशक (ख्रिस 2 O), आणि इतर सक्षम होते. ज्योत हे पदार्थ एकाग्रता हजारो आहेत आणि अंतिम प्रतिक्रिया उत्पादनांच्या ज्वाळ तपमानात थर्मल डिसोप्झिशन दरम्यान त्यांच्या समतोल प्रमाणांपेक्षा लाखो पटीने जास्त, उदाहरणार्थ, एच 2 ओ → एच + ओएच.

या निरीक्षणाचे निष्कर्ष निष्कर्षांमुळे निष्कर्ष काढले की उत्पादनांच्या अंतिम विघटन न झाल्यामुळे अणू आणि रेडिकल विचाराधीन प्रतिक्रिया देणार्या गॅसमध्ये दिसतात परंतु प्रतिक्रिया प्रक्रियेच्या मध्यवर्ती उत्पादनांमध्ये असतात.

अशाप्रकारे, इग्निशन चे चेन यंत्रणा एका पदार्थाचे दुसर्या रासायनिक रूपांतरणातील संपूर्ण शृंखलावर आधारित असते, ज्याचा परिणाम रासायनिक केंद्रीत अस्थिर उत्पादनांच्या काही मध्यवर्ती टप्प्यांवर बनतो, ज्याला सक्रिय केंद्र असे म्हणतात, जे सहजपणे एकमेकांशी प्रतिक्रिया देतात आणि तयार होण्याच्या सुरुवातीच्या पदार्थांच्या रेणूंसह नवीन सक्रिय केंद्र आणि अंतिम उत्पादने, उदाहरणार्थ, एच 2 ओ आणि सीओ 2 च्या मिथेन-एअर मिश्रणसाठी.

रेडिकल आणि अणूंची उच्च क्रियाशीलता त्यांच्या प्रतिक्रियांच्या कमी सक्रियतेच्या उर्जेद्वारे स्पष्ट केली जाते, जी आण्विक प्रतिक्रियांच्या सक्रियतेच्या उर्जा जवळ आहे:

ओएच + एच 2 = एच 2 ओ + एच - 25 केजे / एमओएल

СН 3 + С 3 Н 6 - 12.5 केजे / एमओएल

सीएच 3 + सी 6 एच 6 - 23.5 केजे / एमओएल

एच 2 ओ → एच + ओएच

प्राप्त झालेले कोणतेही कण (एच किंवा ओएच) अत्यंत अस्थिर असल्याने आणि म्हणूनच रासायनिक सक्रियपणे मूळ पदार्थाचे रेणू विलग करून विभाजन करतात, नवीन सक्रिय कण तयार करतात:

एच + ओ 2 = ओएच + ओ

ओएच + एच 2 = एच 2 ओ + एच

सक्रिय कणांच्या प्रतिक्रियांचे परिणामी कण एच आणि एचई पुन्हा प्रतिक्रियांमध्ये प्रवेश करतात आणि ओ कण हे हायड्रोजनशी संवाद साधतात:

ओ + एच 2 = ओएच + एच.

म्हणजे, सक्रिय कण आणि प्रारंभिक सामग्रीच्या रेणूंच्या दरम्यानच्या परिणामामुळे, केवळ अंतिम उत्पादनेच नव्हे तर नवीन सक्रिय कण तयार होतात. प्रतिक्रियांच्या परिणामी तयार झालेले सक्रिय कण रासायनिक परिवर्तनांचे नवीन चरण वाढवतात, जे प्रारंभिक सामग्रीच्या संपूर्ण वापरापूर्वी होते.

अशा वारंवार वारंवार पुनरावृत्ती झालेल्या रासायनिक प्रतिक्रियांना साखळी प्रतिक्रिया आणि सक्रिय कण म्हणतात ज्यामुळे परिवर्तनाची नवीन साखळी वाढते, सक्रिय केंद्रे आहेत.

हायड्रोजन दहन वरील चेन प्रक्रिया आकृती (चित्रा 1.6) म्हणून दर्शविली जाऊ शकते.

आकृती 1.6 - हायड्रोजनच्या साखळीचे आरेखनाचे आरेख

हे आकृतीतून पाहिले जाऊ शकते की फक्त हायड्रोजन (एच) कण, जे सक्रिय केंद्र आहेत, नवीन परिवर्तन साखळी वाढवतात. त्याच वेळी, साखळी प्रक्रियेच्या प्रत्येक दुव्यामध्ये, सक्रिय केंद्र एच आणि ऑक्सिजन रेणू O 2 दरम्यानच्या प्रतिक्रिया परिणामी अंतिम उत्पाद H 2 O व्यतिरिक्त, 3 नवीन सक्रिय केंद्र एच तयार होतात, ज्यामुळे नवीन रूपांतरणे साखळी वाढतात.

सक्रिय केंद्रात झालेल्या वाढीसह अशी साखळी प्रतिक्रिया ब्रंचड असे म्हणतात. सामान्य आण्विक प्रतिक्रियांच्या वेगापेक्षा खूप जास्त दरांवर हिमवर्षाव आणि मिळकत म्हणून ही प्रतिक्रिया वाढते.

नॉन-ब्रांचिंग शृंखलासह एक सामान्य प्रतिक्रिया हा हायड्रोजनसह क्लोरीनचा संवाद आहे. या प्रतिक्रियेचे सक्रिय केंद्र क्लोरीन आणि हायड्रोजनचे परमाणु बदलत आहेत. जेव्हा क्लोरीन अणू प्रतिक्रिया करते तेव्हा हायड्रोजन अणू बनते, जसे हायड्रोजन अणू प्रतिक्रिया करतात तेव्हा क्लोरीन अणू बनते. म्हणून, प्रतिक्रिया पुढे चालू ठेवू शकेल परंतु त्वरेने नाही.

एक हायड्रोजन स्फोट सह क्लोरीन photochemical प्रतिक्रिया असे असले तरी योग्य पुरेशी उच्च गती शृंखला प्रतिक्रिया उष्णता मिश्रण भासणार ज्यायोगे, उष्णता विहिर मर्यादा ओलांडली की समाप्त (स्वत: ची प्रज्वलन), आणि autoignition उष्णता आवश्यक अटी आहेत सुप्रसिद्ध खरं.

वाहते तेव्हा हायड्रोकार्बन वैशिष्ट्यपूर्ण आहे की पुष्कळ फांदया शृंखला प्रतिक्रिया सक्रिय केंद्र एकाग्रता पर्वा दीक्षा प्रारंभिक अटी वाढ आणि जाऊ शकते साखळी समाप्तीच्या प्रश्न सक्रिय केंद्रे निर्मिती दर जे प्रज्वलन ठरतो दर, नंतर एक स्वत: ची गती लोट प्रक्रिया, अधिक असेल तर.

साखळीच्या प्रतिक्रियेच्या सिद्धांतामुळे दहन प्रक्रियेच्या अनेक वैशिष्ट्यांना (अशुद्धतेचा मजबूत प्रभाव, दाबाने स्वयं-इग्निशनची मर्यादा, उत्प्रेरण आणि दाब प्रतिबंध इत्यादी) समजावून सांगण्याची परवानगी दिली गेली आहे, ज्याला थर्मल थिअरीद्वारे स्पष्ट करता येत नाही. वास्तविक आग आणि स्फोट घडण्याच्या घटना आणि विकास यंत्रणा संयुक्त चैन-थर्मल प्रक्रियेद्वारे दर्शविली जाते. साखळी मार्गाने सुरू होणारी, उष्मायनाची प्रतिक्रिया त्याच्या थर्मोथिसीटीमुळे होणारी थर्मल पाथने वेग वाढवते. म्हणूनच, शेवटी, दहन घडणे आणि दळणवळणाच्या विकासासाठी गंभीर (मर्यादित) परिस्थिती उष्णता निर्मिती आणि वातावरणासह प्रतिक्रिया प्रणालीच्या उष्णता विनिमय परिस्थितीद्वारे निर्धारित केली जाईल.

बर्याच रासायनिक प्रक्रिया रासायनिक साखळीच्या प्रतिक्रियांवर आधारित असतात. अशा प्रक्रियेत, उदाहरणार्थ, पॉलिमिरिझेशन प्रक्रिया ज्या सिंथेटिक रबर्स, प्लॅस्टिक, पॉलिमर फायबर आणि इतर बर्याच उत्पादनांच्या उत्पादनाचा आधार बनवतात. त्यामध्ये सिंथेटिक फॅटी अॅसिडचे उत्पादन म्हणून या महत्त्वपूर्ण औद्योगिक प्रक्रियांचा समावेश आहे, यापूर्वी वापरल्या जाणार्या खाद्य पदार्थांच्या चटईची जागा साफसफाईची, क्रॅकिंगच्या उत्पादनामध्ये - तेलाने उच्च दर्जाचे इंधन मिळविण्याची प्रक्रिया इत्यादी.

जळणे   - ऑक्सिडायझिंग एजंटसह दहनशील द्रव पदार्थांचे वेगाने वाहणारे रासायनिक परस्परसंवाद, मोठ्या प्रमाणात उष्णता आणि चमकदार चमक (ज्वाळा) सोडल्याबरोबर. केवळ तीन घटक असल्यास दहन शक्य आहे: दहनशील पदार्थ, ऑक्सिडायझिंग एजंट, उष्णता स्त्रोत.

उष्णता स्रोत   (अग्नि) घर्षण (बेल्ट ट्रांसमिशनमधील बेल्ट), प्रभाव, दाब यामुळे उद्दीपित होणारी एक खुली ज्वाळ, चमक, उष्णता, गरम होऊ शकते. उष्णता स्त्रोत देखील इलेक्ट्रिक (कंडक्टरचे उष्मा, चाप), सूर्यप्रकाशाचे रासायनिक आणि उर्जायुक्त ऊर्जा असू शकते.

ऑक्सिडायझिंग एजंट   क्लोरीन, फ्लोरीन, ब्रोमाइन आहेत. सर्वात सामान्य ऑक्सिडायझिंग एजंट म्हणजे हवा ऑक्सिजन; दहन प्रक्रिया हवेत त्याच्या सामग्रीवर अवलंबून असते. जर हवेमध्ये ऑक्सिजन 14-16% पेक्षा जास्त असेल तर स्थिर बर्णिंग दिसून येते. जेव्हा ऑक्सिजनची सामग्री 14% पेक्षा कमी असते तेव्हा स्मोल्डिंगचे निरीक्षण केले जाते आणि जेव्हा त्याची सामग्री 8-10% पेक्षा कमी असते तेव्हा स्मोल्डिंग थांबते.

दहनशील पदार्थ. ते वायू (अमोनिया, ऍसिटिलीन, हायड्रोजन), द्रव (गॅसोलीन, एसीटोन, अल्कोहोल), घनता (कोळसा, लाकूड) असू शकतात. एक घन किंवा द्रव प्रज्वलित करण्यासाठी, उष्णता स्त्रोताच्या सहाय्याने तापमानाला उष्णता देणे आवश्यक आहे जेणेकरुन दहनशील वाष्पांचे तीव्र प्रकाशन त्यांच्या पृष्ठभागातून होते. जेव्हा एखादी विशिष्ट एकाग्रता गाठली जाते, तेव्हा हे वाफ उजळतात. दहन प्रक्रियेतील वायू त्यांची एकत्रीकरण स्थिती बदलत नाहीत.

खालील प्रकारचे दहन आहेत: 1) फ्लॅश; 2) इग्निशन; 3) आत्म-इग्निशन; 4) सहजगत्या दहन; 5) स्मोल्डिंग; 6) स्फोट.

1. फ्लॅश   वायू, ऑक्सिजनच्या मिश्रणाचे तात्काळ दहन हे वाष्प, वायू, धूळ यांच्या मिश्रणाने होते, संपीडित वायूंच्या निर्मितीमुळे नव्हे. फ्लॅश बिंदू हा दहनशील पदार्थाचा सर्वात कमी तापमान असतो, ज्यामध्ये वाष्प किंवा वायू त्याच्या पृष्ठभागावर बनतात, इग्निशन स्त्रोतापासून चमकणे सक्षम असतात, परंतु त्यानंतरच्या स्थिरतेसाठी त्यांचा फॉर्मेशनचा दर अपर्याप्त आहे.

या तपमानाच्या प्रमाणानुसार, ज्वलनशील द्रवपदार्थ विभाजित केले जातात:

अ) ज्वलनशील (ज्वलनशील द्रव - गॅसोलीन, एसीटोन, अल्कोहोल) - टीएफ ≤ + 45 डिग्री सेल्सियस;

बी) दहनशील द्रव (जीझेएच - तेल, डिझेल इंधन, इंधन तेल) - टी व्हीसी\u003e + 45 डिग्री सेल्सियस

2. इग्निशन   उष्मा स्त्रोतापासून निरंतर निरंतर जळत राहणे. ज्वलनशील पदार्थाचे किमान तापमान जे इग्निशन स्त्रोतापासून जळते आणि काढल्यानंतर बर्न करणे चालू ठेवते त्याला इग्निशन तापमान म्हणतात. हे फ्लॅश बिंदूपेक्षा जास्त आहे.

हवेमध्ये ज्वलनशील पदार्थांचे संवेदना, ज्यामध्ये इग्निशन किंवा स्फोट शक्य आहे, काही मर्यादेत आहेत: निम्न - सीडब्ल्यूपी आणि वरचा - ईआरडब्ल्यू. दळणवळणाच्या मिश्रांचे सूज एखाद्या सीईएलपेक्षा कमी (मिश्रणमध्ये पुरेसे दहनशील रेणू नाही) आणि उच्च ERW (मिश्रणमध्ये पुरेसे ऑक्सिजन रेणू नाहीत) पेक्षा कमी प्रमाणात शक्य नाही. ERW आणि CWP मधील जितका अधिक धोका आहे तितका मोठा फरक. या पॅरामीटर्सचे मूल्य कमी होऊ शकतात, उदाहरणार्थ, धूळ-हवा मिश्रण (पीएलएन) च्या ओलावाच्या सामग्रीमध्ये वाढ, उदाहरणार्थ, साखर, लोणी, कोळशाचे धूळ यांचे मिश्रण असलेले मिश्रण.

द्रवांचे अनेक वायू आणि वाष्पांसाठी एनव्हीपी आणि एसव्हीव्हीच्या मूल्यांचे उदाहरण देऊ या.

ऍसिटिलीन 3.5-82%;

नैसर्गिक वायू 3.8-19 .2%;

गॅसोलीन 1-6%;

कार्बन मोनोऑक्साइड 12.8-75%.

3.स्वत: ला इग्निशन- बाहेरील स्त्रोतापासून (ज्वाला, गरम किंवा गरम शरीर) पदार्थांच्या इग्निशनची प्रक्रिया इग्निशन तपमानावर थेट संपर्क न घेता. हे तापमान वाढत्या दाबांमुळे कमी होईल आणि लाकडासाठी 400-700 डिग्री सेल्सियसच्या श्रेणीत सर्वाधिक ज्वलनशील वायू आहेत - 340-400 डिग्री सेल्सिअस; कोळसा - 400-500 डिग्री सेल्सियस. स्व-इग्निशनचा एक उदाहरणः उष्ण ज्वालाजवळील लाकूड, कागदाची उष्णता आणि त्यानंतरच्या प्रज्वलन (त्याच्याशी संपर्क न करता) किंवा गरम वस्तू (कोळसा, हीटरची खुली सर्पिल).

4. आपोआप दहन   पदार्थ भौतिक, रासायनिक आणि जैविक प्रक्रियेच्या परिणामी उद्भवतात जे पदार्थ (पदार्थ) मध्ये येत असतात, ज्यामुळे इग्निशन स्त्रोताच्या अनुपस्थितीत बर्न होतो.

या पदार्थांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर ओले धान्य, गवत, पेंढा, आणि अपुरे वायुवीजन संग्रहित केले असता, उष्णता सोडण्याच्या प्रक्रियेमध्ये जैव रासायनिक प्रक्रिया (क्षय) होतात. या सामग्रीचा तपमान वाढतो, त्यांच्या मोठ्या वस्तुमान (रिक्स, स्टॅक) वातावरणात उष्णतेच्या उष्णतेचा प्रसार टाळतात ज्यामुळे आग लागते. स्टोरेजच्या आधी अशा सामग्री सुकल्या पाहिजेत. ऊतींचे संपर्क (ओव्हलॉल्स, साफसफाईची सामग्री) तेलकट दाग्यांसह आणि हवेशीर नसलेल्या एका ढीगमध्ये तळाशी जोडले जातात. म्हणून, कामाचे कपडे हवेत मिसळण्याच्या कामासाठी अशा प्रकारे कपड्यांना लटकले पाहिजे आणि कार्यक्षेत्रातून ते त्वरित काढून टाकले पाहिजे.

प्रतिक्रिया दर अवलंबून, दहन प्रक्रिया म्हणून मिळते भ्रष्टाचार   (प्रत्यक्षात काही सें.मी. / सेकंद वेगाने) बर्निंग   (काही एम / एस) आणि स्फोट   (अनेक सौ आणि हजारो मी / एस).

5. स्फोट- उच्च तपमान, दाब, रासायनिक अभिक्रियांच्या प्रभावाखाली पदार्थाच्या भौतिक आणि रासायनिक स्थितीमध्ये अचानक बदल. विस्फोट झाल्याने, जनुकित वायू आणि वाष्पांची नाट्य नाटकीय वाढते, मोठ्या प्रमाणावर उर्जा सोडली जाते, जो शॉक वेव्हच्या स्वरूपात यांत्रिक काम करण्यास सक्षम आहे (इमारती, संरचना, लोकांना इजा करण्यासाठी).

सामग्रीचा दहन पूर्ण किंवा अपूर्ण असू शकतो. संपूर्ण दहन (अतिरिक्त ऑक्सिजन) नॉन-दहनशील उत्पादने तयार केली जातात (सीओ 2 आणि एच 2 ओ). अपूर्ण दहन (ओ 2 ची कमतरता) असल्यास, अपूर्ण ऑक्सिडेशन (सीओ, अल्कोहोल, ऍसिड) ची उत्पादने तयार केली जातात. ते विषारी आणि विस्फोटक आहेत. म्हणून, इंधन जळण्याची प्रक्रिया (बॉयलर, स्टोव्हमध्ये) आयोजित करताना, भट्टीत पुरेशी ऑक्सिजन सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे.

1. दहन सिद्धांत च्या मूलभूत संकल्पना.

1. दहन प्रक्रियांची वैशिष्ट्ये.

दहन ही एक जटिल भौतिक-रासायनिक प्रक्रिया आहे जी दरम्यान रासायनिक परिवर्तन

शेंगेने उर्जेचे प्रकाशन (मुख्यत्वे उष्णता आणि किरणोत्सर्गाच्या स्वरूपात)

आणि वातावरणासह उष्णता आणि वस्तुमान हस्तांतरण.

दहन प्रक्रियेचा आधार रासायनिक प्रक्रियेचा आहे जो पुढे जाऊ शकतो

प्रवेग आत्म-प्रवेग कारणे हे असू शकतात:

1. थर्मल प्रवेग - सिस्टीममध्ये उष्णता संचय

2. सक्रिय कणांचे संचय - शृंखला स्वयं-प्रवेग

3. ऑटोकॅलालिसिस ही त्याच्या उत्पादनांसह प्रतिक्रिया त्वरेने आहे.

बर्याच बाबतीत, व्यावहारिकदृष्ट्या महत्त्वपूर्ण दहन प्रक्रिया पूर्णपणे शारीरिक मानतात

उच्च तापमानात रासायनिक परिवर्तन उच्च वेगाने चालू शकते आणि रासायनिक प्रक्रिया पूर्णपणे शारीरिक नियमांसारखी असते, जसे की उष्णता हस्तांतरण आणि प्रसार, आणि त्याद्वारे नियंत्रित केले जाते. याचा अर्थ असा की एक रासायनिक प्रतिक्रिया जी उच्च दराने पुढे जाऊ शकते

मर्यादित वेग आहे आणि एक किंवा दुसर्या कायद्याचे पालन करते

भौतिक घटना

दहन प्रक्रियेची मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे आत्म-प्रवेग स्थिती

स्वत: तयार रासायनिक प्रतिक्रिया. सायबरनेटिक्समध्ये, या घटनेला सकारात्मक अभिप्राय म्हटले जाते, म्हणजे, बाह्य परिस्थितींमध्ये थोड्याशा बदलासह, कमी वेगाने प्रतिक्रिया असलेल्या स्थिर प्रक्रियेपासून ते मोडमध्ये बदलणे शक्य आहे.

जेथे प्रतिक्रिया दर वाढत्या प्रमाणात वाढते. बाहेरील परिस्थितीमध्ये झालेल्या बदलाच्या प्रतिक्रियेच्या मोडमध्ये तीव्र बदलाच्या अशा घटनांना म्हटले जाते

आहेत गंभीर घटनाआणि ज्या परिस्थितीत ते पाळले जातात त्यास म्हटले जाते

गंभीर परिस्थिती

गंभीर घटनांमध्ये समाविष्ट आहे:

1. स्वत: ला इग्निशन

2. इग्निशन

3. ज्वालामुखी प्रसार च्या एकाग्रता मर्यादा.

निसर्गाचे नियम मोठ्या प्रमाणावर बदलले तरी खरं तर ही घटना घडत नाही

प्रतिक्रिया प्रणाली आणि पर्यावरण दरम्यान असंतुलन परिणाम आहेत

पर्यावरण

स्वयं-इग्निशनची स्थिती थर्मल किंवा प्रसार समभागाची अशक्यता आहे

पर्यावरणविषयक परिस्थिती, इग्निशन स्थिती दिलेल्या प्रारंभिक परिस्थितीत असंतुलन आहे.

दहन प्रक्रियेची दुसरी वैशिष्ट्ये ही त्यांची क्षमता वाढविण्याची क्षमता आहे

स्पेसमध्ये दहनच्या थर्मल मोडमध्ये, प्रसार गर्मी हस्तांतरण द्वारे होतो; चेन किंवा ऑटोकाॅटलिटिकच्या बाबतीत - सक्रिय कणांच्या प्रसाराने.

2. प्रकार आणि दहन च्या पद्धती.

1. सहभागींची एकूण स्थितीनुसार:

अ. दहन वायू प्रणाली - सजातीय दहन

बी. घन आणि द्रव दहनशील (घन-द्रव-प्रणाली आणि घन-गॅस प्रणाली) यांचे दहन - विषम दहन

सी. कंडेन्स्ड सिस्टमचे दहन (घन-द्रव प्रणाली,

द्रव - द्रव, घन - द्रव).

2. प्रक्रियेच्या प्रसाराच्या गतीनुसार:

अ. डिफ्लॅगेशन बर्निंग - प्रक्रियेचा मंद प्रसार (उष्णता चालविणे किंवा प्रसार करून)

बी. डिटेनेशन बर्निंग - प्रक्रियेचा वेगवान विस्तार (सह

सदमेच्या लाटेची शक्ती).

3. वायुगतिकीय परिस्थितीद्वारे:

अ. लमिनेर बर्निंग एक गुळगुळीत ज्वाळा समोर आहे.

बी. टर्बुलेंट दहन हा एक अत्यंत वक्रित ज्वाळा असतो.

सहभागींच्या एकूण अवस्थेवरील विविध प्रकारच्या दहनचे उदाहरण:

एकसमान दहन:

ऑक्सिजन मध्ये सेंद्रिय बर्न

सीएच 4 (जी) + 2 ओ 2 (जी) = सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (स्टीम)

इतर ऑक्सिडायझिंग वायूंच्या उपस्थितीत दहन

एच 2 (जी) + सीएल 2 (जी) = 2 एचसीएल (जी)

अस्थिर पदार्थांचे विघटन (ओझोन)

2 ओ 3 (जी) = 3 ओ 2 (ग्रॅम)

विषाणूजन्य दहन:

लिक्विड हायड्राझिन बर्निंग:

एन 2 एच 4 (जी) + ओ 2 (जी) = एन 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (स्टीम)

कार्बन बर्निंगः

सी (टीव्ही) + ओ 2 (जी.) = सीओ 2 (जी.)

अस्थिर पदार्थांचे विघटन (एसिटिलीन)

सी 2 एच 2 (जी) = 2 सी (एस.) + एच 2 (जी)

दहन प्रणाली बर्निंगः

केक्लो 3 (स्व.) + अल (एसव्ही.) = केसीएल (एसव्ही.) + अल 2 ओ 3 (एसव्ही.) 2 एनएच 4 एन 3 (एसव्ही.) = 2 एन 2 (जी) + 4 एच 2 ओ (स्टीम) + ओ 2 (जी)

3. दहन प्रक्रियेतील थर्मोडायनेमिक्स. उष्णता शिल्लक

दहन तापमान: दहन प्रक्रियेचे चार तापमानात वर्णन करणे प्रथा आहे

peruraty बर्निंग

प्रारंभिक तपमान टी 0 273 के सह मिश्रण से गरम होणारी देवाण घेवाण न घेता

पर्यावरण

3. अॅडियाबॅटिक टीजी जाहिरात - पर्यावरणाशी उष्णता विनिमय न घेता मनमानी रचनांच्या मिश्रणांच्या दहनाने उष्णता निश्चित करते.

4. वास्तविक टीजी क्रिया प्रत्यक्षात (मोजलेले) तापमान आहे

बर्निंग तपमानाच्या भिन्न व्याख्या दरम्यान प्रमाण

दहन प्रक्रियेची उष्णता शिल्लक अवशोषित उष्णता निश्चित करण्यावर आधारित असते

बर्निंग उत्पादने उष्णता समतोल समीकरण हे स्वरूप आहे:

जेथे क्यू पीजी हा दहन उत्पादनाद्वारे उष्णता शोषली जाते, प्रश्नोत्तर रासायनिक प्रतिक्रिया ही उष्णता असते,

प्रश्नोत्तर बाहेरील स्त्रोतांकडून उष्णता प्राप्त होते, क्यू पसीना ताप उष्णता असते.

बर्निंग जवळजवळ दहन उत्पादनांचे पृथक्करण 20,000 सी पेक्षा जास्त तापमानात महत्वपूर्ण योगदान देते.

उच्च आणि कमी कॅलरी मूल्य आहेत. पहिल्या प्रकरणात, दहन उत्पादनासारखे पाणी वाष्प स्वरूपात दुसर्या प्रकरणात द्रव स्वरूपात घेतले जाते. आपण संख्या असल्याने

वितळलेली उष्णता जळलेल्या पदार्थाच्या प्रमाणावर अवलंबून असते, दाह तपमान असते

भट्टी आणि दहन विशिष्ट उष्णता. म्हणजे दहन 1 दरम्यान प्रकाशीत उष्णता

दळणवळण सामग्रीचा तळाचा किंवा किलोग्राम.

दहन विशिष्ट ताप (केजे / किग्रामध्ये) मोजण्यासाठी डी.आय. फॉर्म्युलाचा वापर केला जातो.

मेंडेलीव

जेथे एक्स (द्रव्यमान), ई - आर्द्रता इंधनाच्या रचनामध्ये घटकांचा घटक असतो.

प्रतिक्रिया तापवण्याची सामान्य पद्धत रासायनिक थर्मोडायनामिकवर आधारित आहे

प्रणाली द्वारे केले. त्यानंतर थर्मोडायनामिक्सच्या पहिल्या कायद्यापासून (ऊर्जा संवर्धन कायदा

आइसोबॅरिक प्रक्रियेत पी = कॉन्स, एकत्रीकरण (1.7) आणि साध्या रूपांतरणे देतात

(1.8) आणि (1.10) कडून आइसोचोरिक आणि आयसोबार प्रक्रियेत उष्णता राज्य कार्याचे गुणधर्म प्राप्त करतात, म्हणजे. प्रक्रियेच्या मार्गावर अवलंबून नाही. हे तरतूद म्हणतात जीआय कायदा हेस. रासायनिक प्रारंभिक आणि अंतिम राज्य

स्टॉक सामग्री आणि प्रतिक्रिया उत्पादने सुरू आहेत. साध्या पदार्थांचे उत्साह,

मानक परिस्थितीत (2 9 8 के आणि 0.10113 एमपीए) स्थिर स्थिर असल्याचे मानले जाते. जटिल पदार्थांसाठी, एन्थॅल्पीतील बदल घटकांपासून तयार केल्या जातात तेव्हा मानले जातात.

एक्सोथर्मिक (उष्णता निर्माण करते).

4. उष्णता क्षमता तापमानावर प्रतिक्रिया च्या थर्मल प्रभाव अवलंबून

उष्णता क्षमता - एकक उष्णता आवश्यक प्रमाणात उष्णता म्हटले जाते

पदार्थाचा द्रव्य 1 के. विशिष्ट इमोलर थर्मल क्षमता भिन्न आहे, म्हणजे 1 किलो उष्णता आवश्यक तपमान. किंवा 1 के प्रति पदार्थ 1 तिल.

खालीलप्रमाणे खरे चोच उष्णता क्षमता निर्धारित केली जाते.

सी (1.12) डीटी

जेथे सी चिलखत उष्णता क्षमता आहे, मो. के.

सतत मात्रा आणि दाब (आइसोचोरिक आणि आइसोबॅरिक) असलेल्या उष्णता क्षमतेसाठी

विचार (1.8) आणि (1.10) आम्हाला मिळते

सतत मात्रा किंवा दाबाने तापमानाच्या प्रक्रियेच्या उष्णतेवरील अवलंबनावर विचार करा. समीकरणांचा विचार (1.13) आम्हाला मिळतो

समीकरण (1.14) म्हटले जाते किरखॉफ समीकरणे.

प्रतिक्रिया दरम्यान उष्णता क्षमता मध्ये बदल अभिव्यक्ती द्वारे निर्धारित केले जाते

म्हणजे प्रतिक्रिया उत्पादनांच्या उष्णता क्षमतेच्या योगासह आणि प्रारंभिक सामग्रीमधील फरक.

समीकरण (1.14) कडून असे होते की जर प्रतिक्रियेदरम्यान उष्णता क्षमता बदलली तर

हे वाजवी आहे (म्हणजे, उत्पादनांची उष्मा क्षमता प्रारंभिक पदार्थांच्या उष्णता क्षमतेपेक्षा कमी आहे), नंतर प्रतिक्रियाचा थर्मल इफेक्ट अधिक नकारात्मक होतो, प्रतिक्रिया अधिक कार्यक्षम होते

झोदरमिक

डार्ट अटींची गणना (1.11).

वास्तविक पदार्थांची जटिल क्षमता ही तापमानावर अवलंबून असते

बर्न च्या आण्विक ऊर्जा

बहुतेक दहन प्रक्रिया वायुपासून ऑक्सिजनसह हायड्रोजन आणि कार्बन समाविष्ट करतात.

दहन सिद्धांताच्या भौतिक आणि गणितीय पायांवर विचार करण्याआधी, आण्विक स्तरावर समजून घेण्याचा प्रयत्न करा जिथे दहन करण्याची ऊर्जा येते, त्यातील वाटप सर्वकाही ठरवते: गॅसचे हीटिंग, त्यामध्ये सक्रिय रासायनिक केंद्रे दिसणे इ.

कार्बन आणि हायड्रोजन एकत्रित होणारी मुख्य ऑक्सिजन असलेल्या वातावरणाची उष्णता काय आहे ते पाहू या.

आम्ही डेटा टेबलनुसार लिहितो. 3.1 ठोस कार्बनच्या सतत ऑक्सिडेशनच्या प्रतिक्रियांच्या उर्जेचे संतुलन, उदाहरणार्थ ग्रेफाइट:

अशा प्रकारे, एकूण घन कार्बन ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया मध्ये, 386 के.जे. / एमओएल सोडल्या जातात:

ऑक्सिजनसह हायड्रोजन एकत्र करून आकार आणि ऊर्जा बंद करा:

सीओ रेणू कदाचित सर्वात टिकाऊ आहे; त्याची बंधनक्षमता 1016 के.जे. / एमओएल आहे. (पुढील शक्ती 8 9 2 केजे / एमओएलच्या बाँड एनर्जीसह एन 2 रेणू आहे. रासायनिक रेषामध्ये तीन व्हॅलेंस बॉन्ड्स असतात. तीन अणूंमध्ये बाध्यकारी इलेक्ट्रॉन असतात. सीओ रेणूमध्ये प्रथम एक इलेक्ट्रॉन ओ पासून सी पर्यंत जातो तर ओ + आणि सी- नायट्रोजन अणूसारख्या बनतात; सीओ रेणूमधील डीपोल पलच्या अस्तित्वामुळे याची पुष्टी केली जाते.) सीओ 2 रेणूमध्ये दुसरा ऑक्सिजन अणूचा बंध कमजोर आहे: सारणीनुसार. 3.1

या यौगिकांमध्ये ऑक्सिजनची बंधनकारक शक्ती मूळ ऑक्सिजन रेणूच्या बाध्यकारी उर्जेशी तुलना केली जाऊ शकते. म्हणून

नंतर प्रति ऑक्सिजन परमाणु फक्त 240 के.जे. / एमओएल. ऑक्सिजन रेणूच्या कमी बंधनकारक उर्जामध्ये, रासायनिक क्रियाकलापांचे कारण आणि उर्जा स्रोत म्हणून ऑक्सिडेशन वापरण्याचे कारण.

ग्रेफाइटच्या क्रिस्टल जाळ्यामध्ये कार्बन अणूची बाध्यकारी ऊर्जा (तसेच हीरा आणि अशक्त कार्बन) खूप जास्त आहे. तुलनेने लहान प्रतिक्रिया ऊर्जा सी (र्स) + 0.5 ओ 2 = = सीओ + 9 8 केजे / एमओएल दोन अतिशय मोठ्या प्रमाणात फरक आहे: सीओ बाँड ऊर्जा (25 किलो के.जे. / एमओएल) (5 9 केजे / एमओएल) पासून प्रत्येक अणूंच्या ओ 2 ओपेर ऊर्जा उर्जेचे निम्म्या प्रमाणात कमी करावे. ) आणि कार्बन अणूचे वाष्पीकरण उष्णता कमी करा. प्रत्यक्षात, 671 के.जे. / एमओएलच्या तुलनेत बाष्पीभवनची उष्णता देखील निश्चित केली जाते. हे देखील खूप मोठ्या प्रमाणात आहे.

घन कार्बन आणि गॅस हायड्रोजनचे हायड्रोकार्बन इंधनात रुपांतर केल्याने उर्जेमध्ये थोडा बदल होतो. दुसरीकडे, जेव्हा टीना अल्कोहोल, अल्डेहायड्स आणि केटोन्स, सेंद्रिय अम्ल, कार्बोहायड्रेट्समधील सेंद्रिय अणूंमध्ये ऑक्सिजन सुरू केला जातो तेव्हा संपूर्ण दहन (सीओ 2 आणि एच 2 ओ) पर्यंत सोडल्या जाणार्या प्रमाणात जितके जास्त ऊर्जा प्रकाशीत होते, नैसर्गिकरित्या त्याच प्रमाणात ऑक्सिजनचा वापर केला जातो. म्हणूनच, अंदाजे अंदाज लावला जाऊ शकतो की कोणत्याही सेंद्रीय इंधनाच्या संपूर्ण दहनाने, 41 9-500 के.जे. / एमओलयुक्त ऑक्सिजन सोडला जातो. केवळ अपवाद म्हणजे काही एन्डोथर्मिक, ऊर्जा-समृद्ध यौगिक जसे की ऍसिटिलीन आणि डाइसन, उदाहरणार्थ, त्यांची दहन अधिक तापते.

अपूर्ण दहन केवळ इंधन रेणूच्या गणनेत नव्हे तर ऑक्सिजनच्या अणूवर देखील ऊर्जावानरित्या हानिकारक आहे. प्रतिक्रिया 2 क्यू (र्) + ओ 2 = 2 सीओ मध्ये, 466 ऐवजी केवळ 210 के.जे. / एमओएल सोडले जाते तेव्हा हायड्रोजन जळून जाते आणि 526 सीओ जळून जाते.

घन कार्बनमध्ये परमाणु सीचे मजबूत बंधन हे खरं आहे की कार्बन वाष्पीकरण करत नाही. कार्बन कार्बन कार्बन सीओ किंवा सीओ 2 च्या स्वरूपात ऑक्सिजनसह केवळ घन पदार्थ सोडतो.

अपूर्ण ज्वलन आणि कमी तपमानाच्या बाबतीत, प्रतिक्रिया 2СО = СO2 + С (टीव्ही)) + 41 केजे / एमओएल केवळ कार्बनच्या संदर्भात ऊर्जावान फायदेशीर आहे. विनामूल्य कार्बन अणूची गणना करताना, संबंधित प्रतिक्रिया 2CO = СO2 + एस - 12 9 केजे / एमओएलमध्ये मोठ्या ऊर्जा अडथळा असतो. म्हणूनच दहन दरम्यान विरघळणे आणि सूज फक्त कार्बनिक रेणूंच्या विघटनानंतर तयार होते ज्यात कार्बन कंकाल आहे परंतु सीओपासून नाही.

आता आम्ही नायट्रोजनचा समावेश असलेल्या ऑक्सीकरण प्रक्रियेकडे वळतो.

नायट्रोजन रेणू एन 2 खूप मजबूत आहे - त्याची विघटन शक्ती 226 के.जे. / एमओएल आहे. म्हणून, एन 2 आणि ओ 2 ते 2NO मध्ये रूपांतरित होण्याची प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक आहे आणि थर्मोडायनामिक कारणांमुळे केवळ उच्च तपमानावर येऊ शकते.

नायट्रोजन आणि ऑक्सिजनमधून उच्च ऑक्साईड्स (एनओ 2, एन 2 ओ 3, एन 2 ओ 4, एन 2 ओ 5) तयार करणे ऊर्जामध्ये अक्षरशः बदल नाही (एन 2 आणि ओ 2 च्या बाध्यकारी उर्जेच्या तुलनेत). म्हणूनच, ऊर्जादृष्ट्या दृश्यावरून, नायट्रोजन (सीएच 3-ओएनओ 2 - नायट्रो एस्टर, सीएच 3 (सीईएच 2) (एनओ 2) 3 - ट्रिनिट्रोटोल्यूनेन सह संयुगेमध्ये पॅकेज केलेले ऑक्सिजन) वायू ऑक्सिजनच्या तुलनेत जवळजवळ आहे. सेंद्रिय अणूमध्ये एकत्रित ऑक्सिजन, परंतु नायट्रोजन बाध्य असल्यामुळे त्या पदार्थ तयार करणे शक्य होते जे भरपूर ऊर्जा उत्सर्जित करतात जेव्हा परमाणु N2 तयार करण्यासाठी पुनर्वितरण केले जाते आणि ऑक्सिजन सीओ 2 आणि एच 2 ओ रेणूंमध्ये हस्तांतरित केले जाते. या कारणास्तव, ऑक्सिजन ज्यामुळे नायट्रोजन (तसेच क्लोरीन, गट СЮ3 आणि СLOO4) मध्ये पाउडर आणि स्फोटक द्रव्यांचा वापर केला जातो अशा संयुगे बांधले जातात.

दहन आण्विक ऊर्जा बद्दल ही सामान्य कल्पना आहेत.